冰箱内胆吸附机的几点技术改进

作者：青岛海尔零部件采购有限公司 刘士友

欢迎访问e展厅 展厅 4 冰箱/厨房电器展厅 冷柜, 酒柜/酒窖, 展示柜, 净水机, ... 摘要：本文介绍了对冰箱内胆吸附机（又称真空成型机Vacuum thermoforming machine)进行的几点技术改进，以提高其加工效率与自动化程度，分别就吸附机的工作原理，当前生产中存在的问题，改进构想及设计意图，改进后的效果等几方面进行阐述，该项目的成功改进为保持改工序的行业世界领先水平和以后的吸附机改造起到借鉴作用。 关键词：吸附机 成型 技术改进 1. 引言 电冰箱厂的SL2000*1000*800型吸附机被用于加工电冰箱内胆等。该设备在冰箱生产中属于重点工序，由于吸附机设备全部为进口，结构复杂、规模庞大、生产节拍长，具有投资高、废品率高、故障率高“三高”的特点，所以在电冰箱制造过程中，吸附机工序一直是制约生产速度的瓶颈，如何提高吸附机的生产节拍，以及提高产品合格率，直接影响到整个电冰箱生产的节拍。考虑到吸附机的特点，如果对旧机器进行改造，影响生产时间长，工程量浩大且风险太大，所以在新引进吸附机时，同设备制造厂家一起，对现有设备机构进行改进，解决目前存在的问题。 2.吸附机的基本情况 2.1基本结构 吸附机包括，上料工位（loading device）、预加热装置（pre-heating device）、主加热装置(heating device)、真空成型工位（Vacuum thermoforming machine）、切边设备(cutting machine)、下料工位(unloading device)以及控制工作台等。整个生产设备按照线性组合起来，完成整个内胆加工成型的功能。 2.2工作过程 吸附机的内胆加工过程是这样的，塑料板材HIPS或ABS在上料工位被真空吸盘输送到输送链条上，然后输送链条将板材输送到预加热工位进行预加热、预加热到一定时间后，在将板材输送到主加热工位进行加热，加热到一定温度后，输送到真空成型工位，通过内胆模具和框架的配合，利用真空吸附成型的原理，使工件成型，冷却后输送到切边工位，切边机对内胆进行切边，将四周的废边切除掉，输送到下料工位，加工过程结束。在加工过程中，工件一直按照直线向前运行，故也称作直线型真空成型机。 2.3上料工位 上料工位主要功能为将待加工成型的塑料板材HIPS或ABS输送到预加热工位；塑料板材的加工范围为2000*1000*2-5mm,在输送板材时，将板材通过叉车放倒在手动输送小车上，然后将输送小车推到固定位置，板材由吸盘传送到上料工作台上，板材对中装置将板材对中后，通过安装在输送链条上的输送夹具固定板材，输送到下一工位； 2.4预加热工位 预加热工位主要功能为将待加工成型的进行预加热；上下两面辐射器进行加热，分4个区进行加热控制，加热时有掉料探测装置，如果板材温度过高变形严重，立即关闭加热系统，防止板材掉到加热器上，造成火灾；板材加热到一定时间后，通过链条输送到下一工位； 2.5加热工位 加热工位主要功能为将待加工成型的进行最终加热；主加热工位结构和预加热工位基本相似，不过上下两面辐射器数量更多，温度控制也更准确，对预热过的板材再进行加热，每个辐射器均进行加热控制，以保证按照需要的温度进行控制，加热到一定时间后，输送到下一工位进行真空吸附成型； 2.6真空成型工位 该工位是这个吸附机的重要组成部分，主要功能为将加热到一定温度的板材，利用模具和框架将板材固定、形成模具、板材、框架的密闭空间，然后先吹泡，再模具顶升、真空系统吸附动作将板材吸附在模具表面上，形成冰箱内胆形状；经过冷风机进行冷却，冷却完成定型后模具退出，内胆被输送到下一个工位即完成内胆成型； 2.7切边工位 切边工位主要功能为将加工成型内胆四周的废边切掉，最终成为一个合格的产品，输送到下料工位，操作人员将内胆成品取出，准备下一道工序生产； 3.吸附机目前存在的问题及改进措施 吸附机由于结构复杂，生产环节多，生产节拍长，控制参数多，容易造成废品，以及结构设计上的原因，造成故障率高，对生产影响较大，针对目前存在的问题，在引进吸附机时，做了如下改进： 3.1上料工位 上料工位以前只有一辆上料小车，在换料时，势必要停机进行调整，每次换料大约需要10分钟，平均每天换5-6次料，相当于每天停机1小时进行换料操作，影响了生产速度；在新吸附机设计中，增加一辆上料小车，即由原来的一辆上料小车上料改进为左、右两辆小车上料，在一侧进行生产时，就将另一辆小车装好料，当进行换料操作时，只需按一下切换按钮，就可实现换料，大大提高了换料速度； 3.2 加热工位 加热工位以前对板材加热是采用分区控制的，上、下加热器各88块辐射器将板材分4个区进行加热控制，利用调节每个区的辐射器电压百分比调节每个区的加热温度，对温度的控制不是很精确，对于形状复杂的内胆，容易造成内胆成型不均匀导致废品；在新机器设计中，对每一块辐射器的加热温度分别进行控制，可根据效果随时调节每一块辐射器的温度，以达到最佳的加热效果；同时，在板材输送到成型工位时，在进入成型工位前，增加红外线高温计（infrared pyrometer）进行板材温度测量，将测量结果反馈到控制系统，进行下一张板材的温度控制修正； 3.3成型工位 成型工位是吸附机的主要组成部分，也是控制产品质量、提高生产节拍、降低设备故障率的重点部位，吸附机的生产节拍，主要取决于成型工位的成型速度。因此，对成型工位的改进也较多。 3.3.1以前吸附机成型模具的升降是利用液压顶升机构来完成的，由于液压顶升机构运行速度是通过调节比例阀流量来控制，在控制台无法进行监测和调节，所以当长时间运转、或者冬天室温较低时，受液压站油温影响，很容易导致油压不稳定，模具顶升速度也会受到不同程度影响，造成模具动作过快或过慢形成废品，且液压系统动作时噪音很大，对生产环境也有一定影响；在新设计中，将模具升降台通过交流伺服马达和齿轮架驱动，不受环境温度影响，升降水平度在控制在0.25mm以内，速度控制更加准确，并且可随时根据要求调节模具升降速度，满足生产工艺要求，噪音也明显低于现有设备。 3.3.2 以前吸附机真空成型采用单一的真空系统吸附成型的方式，对于一般形状的内胆没有问题，但是对于形状复杂的内胆，往往关键部位成型不好，针对此问题，在新设计中，参照同行业国际先进水平，增加压空成型功能，即在真空成型内胆上方，增加一压空成型箱，在压空成型箱内，充满2kgf/cm3的空气压力；在真空吸附成型时，下方模具真空吸附板材，上方再增加2kgf/cm3的空气压力，使板材迅速成型，大大增强了成型能力； 3.3.3 以前机器内胆成型后，利用上方6个风机吹风进行冷却，由于成型区域环境温度高，冷却速度慢，不得不加长冷却时间，使生产节拍延长；在新设计中，对风机进风进行改进，从冷水机引管路到冷却风机进风口，使冷却风机吹冷风，提高了冷却效率，可减少冷却时间3-5秒，使整个成型节拍达到45秒/件左右，大大提高了生产速度。 3.4 切边工位 以前吸附机切边工位和吸附机分开，利用剪板机降成型后的内胆四周废边剪掉，需要一个操作人员单独操作，不但效率低，而且产品质量也不易控制；在新设计中，在吸附机成型后，增加自动切边装置，并且联结在一起，内胆成型后直接进行切边，然后再输送到下料工位，直接减少操作人员一名，提高了自动化程度。 3.5 控制操作系统 3.5.1 以前操作系统采用PC机-PLC控制器的控制模式，由于生产现场的环境条件恶劣，以及生产电压不稳，时间长了很容易造成PC机死机，烧线路板等故障，这些故障往往造成恶性故障停机，在新设计中，采用工控机-PLC控制器的控制模式，采用西门子公司的工控机取代以前的PC机，由于工控机的使用性能远远高于普通的PC机，所以再也没有发生类似故障。 3.5.2 由于吸附机全部为从国外引进，操作系统全部为英文系统，这对一般操作工人来说很难掌握，不得不在机器旁再贴一张翻译对照表进行对照操作，遇到不常见的操作指令，还要请专业人士进行翻译才行；在新设计中，经过与设备制造厂家技术人员沟通，新操作系统中，采用中文和英文两套操作系统，利用设备代理商的资源，在设备制造时就增加中文操作界面，方便操作人员的操作。 3.5.3设备所用元器件要求全部为知名品牌，液压元件VICKERS、电机SEW、气动元件FESTO、真空泵BUSCH、电器元件SIEMENS，便于以后的维修和备件购买。 4.使用跟踪效果 通过以上的改进，在新吸附机的使用过程中，虽然在调试过程中发现一些问题，比如成型产品调试、原参数有很多调整等因素，经过一段时间的试运行及设备厂家人员跟踪培训、服务，操作人员明显感觉到设备操作更简单了，故障率也明显降低，产品合格率也由以前的90%一下子提升到98%以上，而且实现减员一人，自动化程度也有了很大程度的提高。 5.结束语 参考目前冰箱内胆吸附机同行业领先水平，结合以前使用中存在的问题，经过以上的改进，使该设备在同行业达到国际领先水平，同时也更好的保障了生产新产品的要求，创造了良好的经济效益和社会效益，也为同行业引进类似生产线提供一定的借鉴作用。(end)

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